隧道围岩分级及围岩压力计算方法

隧道围岩分级及围岩压力计算方法教学基本要求：1、了解隧道工程中主要的围岩分级方法；2、掌握影响隧道围岩稳定性的因素；3、掌握围岩分类中应主要考虑的指标；4、掌握我国隧道设计中对采用矿山法施工的隧道其围岩压力的计算方法；5、了解围岩压力计算方法中的普氏理论和泰沙基法。第一节概述隧道和地面结构物如房屋、桥梁、水坝等一样，也是一种结构体系。但两者之间在赋存环境、力学作用机理等方面存在着明显的差异。正确地认识和掌握地质环境对隧道结构的作用和影响是进行隧道结构体系设计和施工的前提和基础。地面结构体系一般都是由结构和地基组成，地基在结构底部起约束作用，除了自重外，荷载都是来自外部。而地下结构是由周边围岩和支护结构两者组成的，即地下结构＝支护结构＋周边围岩。其中以地层为主，各种围岩都是具有一定自承能力的介质，即周边围岩在很大程度上是地下结构承载主体，支护仅用来约束地层，使它不产生过大的变形而破坏、坍塌。在地层稳固的情况下，体系中可以不设支护结构而只留下地层，如我国陕北的黄土窑洞。地下结构所承受的荷载又主要来自结构体系的本身——地层，故称为地层压力或围岩压力。在地下结构体系中，地层既是承载结构的基本组成部分，又是造成荷载的主要来源，这种合二为一的作用机理与地面结构是完全不同的。一、围岩的力学性质1.岩体岩体是在漫长的地质历史中，经过岩石建造、构造形变和次生蜕变而形成的地质体。2.地质界面地质界面：断层面、层理面、节理面和裂隙面

3.结构体工程地质学中地质界面称之为结构面或不连续面，将这些块体称之为结构体，并将岩体看作是由结构面和结构体组合而成的具有结构特征的地质体。

4.岩体的力学性质影响因素主要取决于岩体的结构特征、结构体岩石的特性以及结构面的特性。环境因素尤其是地下水和地温对岩体的力学性质影响也很大。（1）在软弱围岩中，节理和裂隙比较发育，岩体被切割得很破碎，结构面对岩体的变形和破坏都不起作用，岩体与结构体岩石特性无本质区别。（2）在坚硬的块状岩体中，由于受软弱结构面切割，使块体之间的联系减弱，岩体的力学性质主要由结构面的性质及其在空间的位置决定。5.岩体与岩石性质的区别岩石几乎可以被认为是均质、连续和各向同性的介质，而岩体则具有明显的非均质性、不连续性和各向异性。二、岩体的变形特性

岩体的抗拉变形能力很弱，或者根本就没有，因此，岩体受拉后立即沿结构面发生断裂。岩体的受压变形特性，可以用它在受压时的应力——应变曲线图8-1(亦称本构关系)来说明。图8-1从图中可以看出，岩石的应力—应变曲线线性关系比较明显，说明它是以弹性变形为主。软弱结构面的应力—应变曲线呈现出非线性特征，说明了它是以塑性变形为主。而岩体的应力应变曲线则要复杂的多了，典型的岩体全应力—应变曲线可以分解为四个阶段。1、压密阶段(OA)

这一阶段的变形主要是由于岩体中结构面的闭合和充填物的压缩而产生的。随着应力的增加，变形增长率减小，应力应变关系呈非线性凹状曲线。变形模量小，总的压缩量取决于结构面的形态。2、弹性阶段(AB)岩体充分压密后便进入弹性阶段。所出现的弹性变形是岩体的结构面和结构体共同产生的，应力应变关系呈直线型。3、塑性阶段(BC)岩体继续受力，变形发展到弹性极限后便进入塑性阶段，此时岩体的变形受结构面和结构体变形的共同制约。延性小的岩体，塑性变形不明显，达到强度极限后迅速破坏。破裂岩体塑性变形大，甚至有的从压密阶段直接发展到塑性阶段，而不经过弹性阶段。

4、破裂和破坏阶段(CD)应力达到峰值后，岩体即开始破裂和破坏，破坏开始时，应力下降比较缓慢，说明破裂面上仍具有一定摩擦力，岩体还能承受一定的荷载。而后，应力急剧下降，岩体全面崩溃。最后当破坏终止时，出现弯曲点，应变无约束地增大，但保留一定的强度，即所谓的残余强度。结论：岩体既不是简单的弹性体，也不是简单的塑性体，而是较为复杂的弹塑性体。整体性好的岩体接近弹性体，破裂岩体和松散岩体则偏向于塑性体。注意：岩体的全应力—应变曲线只有在刚性试验机上才能测出，普通万能试验机因刚度小，实验时，试验机的变形量和储存的弹性应变能都比岩体大。所以，当岩体达到强度极限后，抗力下降，试验机内存储的弹性变形能就突然释放，并对岩体产生冲击作用，使其迅速崩溃，无法再继续试验，测不出岩样破坏后的变形特性。岩体三受剪三时的三剪切三变形三特性三主要三受结三构面三控制三。根三据结三构体三和结三构面三的具三体形三态，三岩体三的剪三切变三形可三能有三三种三方式三：1、沿三结构三面滑三动三结构三面的三变形三特性三即为三岩体三的变三形特三性。2、结三构面三不参三与作三用，三沿结三构体三岩石三断裂三。岩三石的三变形三特性三起主三导作三用。3、在三结构三面影三响下三，沿三岩石三剪断三。岩三体的三变形三特性三介于三上述三二者三之间三。三、三岩体三结构三分类三及其三破坏三特征地下三工程三围岩是指三地层三中受三开挖三作用三影响三的那三一部三分岩三体。三在围三岩的三边界三上因三开挖三而产三生的三位移三应该三为0，这三个范三围在三横断三面上三约为6-三10倍的三洞径三。围岩三的工三程性三质主三要是三强度三与变三形两三个方三面，三与岩三体结三构、三岩石三的物三理力三学特三性、三原始三地应三力和三地下三水条三件有三关。三围岩三主要三是各三种岩三体，三也包三括土三体。根据三它们三对岩三体力三学性三质和三围岩三稳定三性的三影响(称为三岩体三的结三构效三应)，工三程地三质学三中岩三体划三分为三四大三种结三构类三型：Ⅰ、整三体块三状结三构Ⅱ、块三状结三构Ⅲ、层三状结三构Ⅳ、散三体结三构四、三围三岩的三初始三应力三场1.定义围岩三的初三始应三力场三又称三原始三地应三力场三。由三于岩三体的三自重三和地三质构三造作三用，三在地三下工三程开三挖前三岩体三中就三已经三存在三着一三定的三地应三力场三，称三之为围岩三的初三始应三力场三。2.性质围岩三的初三始应三力场三经历三了漫三长的三应力三历史三而逐三渐构三成的三，并三处于三相对三稳定三和平三衡状三态之三中。三洞室三开挖三后，三使得三围岩三在开三挖边三界处三解除三了约三束，三失去三平衡三，此三时洞三室周三边的三应力三都变三为0。其三结果三引起三了洞三室变三形，三产生三应力三重分三布，三形成三新的三应力三场，三称为围岩三二次三应力三场。因开三挖隧三道而三引起三的围三岩变三形、三破坏三、应三力传三播等三一切三岩石三力学三现象三无一三不与三围岩三的初三始应三力场三密切三相关三，都三是初三始应三力发三展的三延续三。3.组成自重三应力三场和构造三应力三场这两三类应三力场三的基三本规三律有三明显三的差三异。三围岩三的自三重应三力场三比较三好理三解，三它是三地心三引力三和离三心惯三性力三共同三作用三的结三果。三围岩三的构三造应三力场三就比三较复三杂，三按其三形成三的时三间，三分为三两类——构造三残余三应力三和新三构造三应力三。构造三残余三应力a由于三过去三地质三构造三运动三引起三的，三虽然三外部三作用三力移三去后三有了三部分三恢复三，但三仍残三存在三岩体三中的三应力三。b岩石三在形三成过三程中三，由三于热三力和三构造三作用三所引三起的三，虽三经过三风化三、卸三载，三部分三释放三，现三在仍三残存三着的三原生三内应三力。新构三造应三力：正三在活三动和三变化三的构三造运三动，三如地三层升三降、三板块三运动三等所三引起三的应三力，三称为三新构三造应三力，三地震三的产三生正三是新三构造三应力三的反三映。4.探讨（1）岩三体内三的应三力主三要是三在自三重作三用下三产生三的垂三直应三力，三水平三应力三则是三由岩三体的三泊松三效应三引起三的，三最大三只能三等于三垂直三应力三（即三取泊三松系三数等三于0.三5）。三这是三否认三地质三构造三运动三能改三变岩三体的三应力三状态三。与三实际三情况三不符三。资料三表明三，围三岩初三始应三力场三中水三平应三力与三垂直三应力三之比三常常三大于1，有三的甚三至高三达7-三8，而三且主三应力三方向三与当三地区三域构三造的三迹象三非常三一致三。说三明地三质构三造运三动不三仅改三变了三岩体三原生三的结三构特三征，三而且三也改三变了三岩体三原生三的应三力状三态。（2）岩三体中三的应三力主三要是三地球三自转三和自三转速三度变三化而三产生三的离三心惯三性力三。因三此，三应以三水平三应力三为主三。说三明现三阶段三围岩三的初三始应三力场三主要三是构三造残三余应三力场三。只有三在埋三深较三浅而三又比三较破三碎的三岩体三中，三由于三构造三变动三引起三的剥三蚀作三用使三构造三应力三释放三殆尽三，才三是以三自重三应力三场为三主。三在那三些从三未遭三到过三较大三构造三运动三的沉三积岩三体中三，也三可能三是自三重应三力占三主要三地位三。5、围三岩初三始应三力场三的变三化规三律与三影响三因素在以三自重三应力三场为三主的三岩体三中，三地表三以下三任一三深度H处的三垂直三应力三嵘等三于其三上覆三岩体三的重三量。三围岩三自重三应力三场的三变化三规律三为：(三l）垂三直方三向的三自重三应力三是随三深度三成线三性增三加；(三2）水三平应三力总三是小三于垂三直应三力，三最多三也只三能与三其相三等。a垂直三方向三的自三重应三力是三随深三度成三线性三增加三；b水平三应力三总是三小于三垂直三应力三，最三多也三只能三与其三相等三。构造三应力三场：由三于形三成构三造应三力场三的原三因非三常复三杂，三因而三它在三空间三的分三布极三不均三匀，三而且三随着三时间三的推三移还三不断三发生三变化三，属三于非三稳定三的应三力场三。但三相对三于工三程结三构物三的使三用期三限来三说，三可以三忽略三时间三因素三，将三它视三为相三对稳三定的三。我国三大陆三初始三应力三场（三包括三自重三应力三场和三构造三应力三场）三的变三化规三律如三下：在一三定深三度内三，垂三直应三力的三量值三随深三度线三性增三大，三而且三水平三应力三普遍三大于三垂直三应力三；水平三主应三力具三有明三显的三各向三异性三。水三平主三应力三的另三一个三显著三特点三，就三是具三有很三强的三方向三性，三一般三以一三个方三向的三主应三力占三优势三，很三少有三大、三小主三应力三相等三的情三况。6、影三响围三岩初三始应三力场三的因三素围岩三的初三始应三力状三态，三一般三受到三两类三因素三的影三响：三重力三、地三质构三造、三地形三、岩三体的三物理三力学三性质三及地三温等三经常三性的三因素三；新三构造三运动三、地三下水三活动三、人三类的三长期三活动三等暂三时性三的或三局部三性的三因素三。(三l）地三形和三地貌三。地三形的三变化三并不三产生三新的三地应三力场三，只三对应三力起三调整三作用三。在三靠近三山坡三，最三大压三应力三方向三近似三平行三山坡三表面三。从三主应三力的三量值三来看三，在三接近三山谷三岸坡三表面三部分三是应三力偏三低的三地带三，往三里则三转变三为应三力偏三高带三，再三往山三体深三部逐三渐过三渡到三应力三稳定三区，三在山三谷底三部则三有较三大的三应力三集中三。(三2）岩三体的三力学三性质三。按三照强三度理三论，三岩体三中的三应力三状态三不能三超出三岩体三强度三，所三以岩三体强三度越三高地三应力三值越三大。三可用三应力三度（三垂直三应力三与岩三体单三轴抗三压强三度的三比值三来表三示岩三体在三开挖三前的三状态三，应三力度三越小三，岩三体的三潜在三能力三很大三，开三挖后三就越三稳定三，引三起的三位移三就越三小。应力三的积三累还三与岩三体的三变形三特性三有关三，变三形模三量较三大的三接近三弹性三的岩三体对三应力三的积三累比三较有三利，三例如三，E三=三5×三104MP三a以上三的岩三体，三最大三压应三力为10三~3三0M三Pa，而三该值三以下三的岩三体最三大压三应力三很少三有超三过10三M三Pa。塑三性岩三体易三产生三变形三，不三利于三应力三的积三累。三在这三类岩三体中三常以三自重三应力三场为三主。（3）地三温。三温度三变化三使温三度应三力的三一部三分会三残留三下来三产生三残余三应力三。（4）人三类活三动。三人类三活动三包括三大堆三碴场三的形三成、三深的三露天三开采三和地三下开三挖、三水库三、抽三水、三采油三及高三坝建三筑等三都可三能局三部地三影响三围岩三的初三始应三力场三。五、三围岩三初始三应力三场的三确定三方法通过三现场三实地三量测三应力三。但三实测三工作三由于三费时三费钱三，不三可能三大量三进行三，这三就提三出了三如何三利用三少数三测点三实测三资料三，建三立可三靠的三围岩三初始三应力三场的三问题三。可三行的三是实三地量三测和三地质三力学三分析三相结三合的三方法三。（一三）地三应力三量测实地三应力三量测三就是三直接三在未三经开三挖扰三动过三的岩三体中三进行三应力三量测三。岩三体应三力量三测有三两种三：①量三测围三岩的三绝对三应力三值，三包括三其大三小和三方向三；②量测三围岩三应力三在开三挖过三程中三的相三对变三化。三前者三用来三确定三围岩三的初三始应三力场三，后三者可三评价三施工三程序三的优三劣及三开挖三对相三邻地三下工三程的三影响三等。三岩体三应力三的量三测方三法有三如下3种类三型。1、应三力全三解除三法基本三原理三就是三将包三含着三量测三元件三的那三一部三分岩三体单三元从三岩体三中分三离出三来，三解除三周围三岩体三中对三它的三约束三作用三，然三后量三测由三于解三除约三束而三产生三的应三变，三利用三岩体三的应三力一三应变三关系三，反三算出三所解三除的三应力三，也三就是三原存三于围三岩中三的初三始应三力。三应力三全解三除法三的具三体做三法有三以下三两种三。(三1）孔三底法三，其三步骤三如图8-三4所示三。用三环钻三钻孔三至所三要求三量测三应力三的深三度，三将岩三芯取三出；三再用三打磨三钻头三将孔三底磨三平，三将应三变计三粘贴三到孔三底上三，读三取应三变计三的初三读数三；然三后继三续钻三孔，三使贴三有应三变计三的岩三芯与三周围三岩体三分离三开，三解除三对岩三芯的三约束三作用三，直三到岩三芯末三端的三应力三完全三释放三（即三应变三计读三数不三再变三化）三为止三。并读三取最三终读三数，三根据三初读三数和三最终三读数三即可三求得三垂直三于钻三孔轴三平面三的由三于应三力解三除而三产生三的任三意3个方三向的三应变三值三、三、三（三图b,＝0三)；据三岩体三的应三力一三应变三关系三可算三出围三岩中三垂直三于钻三孔轴三平面三上的三应力三。孔底三法所三测得三的孔三底应三力，三由于三钻孔三引起三的应三力集三中，三使之三比真三实的三围岩三原始三应力三要高三些。（2）孔壁三和孔三径法三，其三步骤三如图8-三5所示三。首三先用三大口三径钻三头钻三孔到三要量三测应三力的三深度三，并三将孔三底磨三平；三再改三用小三口径三钻头三在大三孔底三中心三钻一三个小三钻孔三，并三在其三中安三装孔三壁三三轴应三变仪三（图8-三5三(三d三)三)，取三初读三数；然后三用大三口径三钻头三套钻三，产三生环三状岩三芯，三解除三约束三，释三放应三力，三并取三最终三读数三；根三据初三读数三、最三终读三数，三求得三应力三释放三后孔三壁上三三个三不同三的应三变值三。三根据三有关三的力三学公三式和三岩体三应力三一应三变关三系，三即可三反算三出围三岩中三三维三的应三力状三态。2、应三力恢三复法基本三原理三：先三在洞三室的三岩壁三表面三安装三应变三计，三并记三录下三应变三的初三读数三，然三后在三岩壁三上掏三一个三狭长三的槽三口，三这就三解除三了垂三直于三槽口三的法三向约三束和三平行三于槽三口的三切向三约束三，应三变计三读数三下降三；最三后将三扁千三斤顶三放入三槽口三，固三定后三加压三，使三应变三计读三数恢三复到三掏槽三前的三数值三。此三时千三斤顶三显示三的压三力即三为岩三体中三相应三方向三的应三力，三如图8-三6所示三。扁千三斤顶三量测三，习三惯上三是在三几个三相互三垂直三的槽三口中三进行三。例三如，三可以三在地三下洞三室边三墙上三切割三水平三和三垂直三槽口三，来三量测三岩壁三表面三竖向三和纵三向的三应力三分量三、(三y轴平三行洞三室轴三线）三，在三洞顶三切割三纵向三槽口三，来三量测三垂直三轴线三的水三平应三力分三量三。扁千三斤顶三所测三得的三岩体三应力三严格三来说三并非三围岩三的初三始应三力，三而是三由于三开挖三产生三应力三集中三后的三洞室三周边三应力三，如三图8-三7所示三。所三以需三对扁三千斤三顶所三测得三的结三果进三行修三正，三对于三弹性三岩体三中的三或断三面形三状规三则的三隧道三，如三圆形三、矩三形隧三道，三应力三集中三的修三正比三较简三单，三可以三用弹三性力三学方三法进三行。对于三断面三形状三复杂三的洞三室可三以采三用光三弹性三试验三。但三需注三意，三在隧三道开三挖过三程中三或多三或少三要损三伤岩三壁表三面，三从而三使应三力集三中现三象有三所缓三和；三因此三按弹三性力三学方三法进三行修三正时三，要三考虑三不同三的施三工方三法对三岩壁三表面三损害三的程三度，三而将三应力三集中三系数三进行三折减三。图8-三7洞室三周边三应力这种三方法三的优三点，三就是三岩体三应力三的量三测结三果不三受岩三体应三力一三应变三关系三的制三约。（二三）地三质力三学分三析岩体三中的三一切三构造三形迹三，如三岩层三倾斜三、褶三曲、三破裂三和错三动等三，无三一不三是岩三体在三地应三力作三用下三形成三的永三久变三形的三形象三，是三地壳三构造三运动三的力三学作三用的三残迹三。因三此，三根据三构造三形迹三可以三宏观三地反三推出三地应三力的三性质三和方三向，三这就三是地三质力三学分三析的三基本三概念三。应用三地质三力学三方法三分析三围岩三的初三始应三力状三态：三先进三行区三域性三的构三造形三迹的三调查三和测三绘，三查明三应力三场的三方向三，其三次根三据构三造形三迹的三特征三，定三性地三估计三初始三应力三场的三量级三，最三后再三考虑三其他三地质三力学三标志三。在分三析初三始应三力场三的方三向时三，首三要的三工作三是寻三找由三于最三大水三平应三力作三用所三形成三的构三造形三迹，三它们三的走三向称三为构三造线三，最三大水三平压三应力三的方三向必三然与三构造三线相三垂直三。可根三据一三对共三扼的X形节三理来三确定三水平三应力三的方三向。三因为三整块三岩层三受压三后，三首先三产生三的就三是由三最大三的剪三应力三所引三起的x形剪三切破三坏，三两组三节理三面之三间所三形成三的锐三角指三向最三大水三平压三力方三向如三图。岩体三在褶三皱过三程中三，尽三管区三域构三造应三力场三的方三向已三知，三但在三褶皱三的不三同部三位的三应力三状态三还会三有所三变化三。在三褶皱三的顶三部可三能产三生与三区域三最大三压应三力方三向平三行的三局部三拉应三力，三层面三之间三产生三很大三的剪三应力三，如三下图三。第二三节三隧道三围岩三分级一、三影三响围三岩稳三定性三的主三要因三素影响三围岩三稳定三性的三因素三可以三归纳三为两三大类三：1、地三质环三境方三面的三自然三因素三，是三客观三存在三的，三它们三决定三了地三下工三程围三岩的三质量三。2、工三程活三动的三人为三因素三，如三地下三工程三的形三状、三跨度三、施三工方三法、三洞室三轴线三与岩三层产三状的三关系三等。三不能三决定三围岩三质量三的好三坏，三但却三能给三围岩三的质三量和三稳定三性带三来不三可忽三视的三影响三。1、地三质因三素（1）岩三体结三构特三征岩体三的结三构特三征是三长时三间地三质构三造运三动的三产物三，是三控制三岩体三破坏三形态三的关三键。依稳三定性三分级三岩体三的结三构特三征可三以用三岩体三的破三碎程三度或三完整三性来三表示三。围三岩的三破碎三程度三对洞三室的三稳定三与否三起主三导作三用，三在相三同岩三性的三条件三下，三岩体三愈破三碎，三洞室三就愈三容易三失稳三。a.岩体三的破三碎程三度或三完整三状态:指构三成岩三体的三岩块三大小三及这三些岩三块的三组合三排列三形态三。关三于岩三块的三大小三通常三都是三用裂三隙的三密集三程度三，如三裂隙三率、三裂隙三间距三等指三标表三示。所谓三裂隙三率就三是指三沿裂三隙法三线方三向单三位长三度内三的裂三隙数三目，三裂隙三间距三则是三指沿三裂隙三法线三方向三上裂三隙间三的距三离。三在分三级中三常将三裂隙三间距三大于1.三0～l.三5m的视三为整三体的三，而三将小三于0.三2m的视三为碎三块状三的。三仅适三用于三跨度三在5～15三m范围三内的三地下三工程三。据三此，三可以三按裂三隙间三距将三岩体三分类三。（2）结三构面三性质三和空三间的三组合在块三状或三层状三结构三的岩三体中三，控三制岩三体破三坏的三主要三因素三是软三弱结三构面三的性三质及三它们三在空三间的三组合三状态三。对于三地下三洞室三来说三，围三岩中三存在三单一三的软三弱面三，一三般并三不会三影响三洞室三的稳三定性三。只三有当三结构三面与三洞室三轴线三的相三互关三系不三利时三，或三者出三现两三组或三两组三以上三的结三构面三时，三才能三构成三容易三堕落三的分三离岩三块。例如三，有三两组三平行三但倾三向相三反的三结构三面和三一组三与之三垂直三或斜三交的三陡倾三结构三面，三就可三能构三成屋三脊形三分离三岩块三如图三。（3）岩三石的三力学三性质在整三体结三构的三岩体三中，三控制三围岩三稳定三性的三主要三因素三是岩三石的三力学三性质三，尤三其是三岩石三的强三度。三一般三来说三，岩三石单三轴饱三和极三限抗三压强三度强三度越三高，三洞室三越稳三定。三岩石三强度三还影三响围三岩失三稳破三坏的三形态三，强三度高三的硬三岩多三表现三为脆三性破三坏，三在洞三室内三可能三发生三岩爆三现象三；而三在强三度低三的软三岩中三，则三以塑三性变三形为三主，三流变三现象三较为三明显三。（4）围三岩的三初始三应力三场围岩三的初三始应三力场三是地三下工三程围三岩变三形、三破坏三的根三本作三用力三，它三直接三影响三围岩三的稳三定性三。（5）地三下水三状况水的三影响三有如三下几三种：使岩三质软三化，三强度三降低三，对三软岩三尤其三突出三；对三土体三则可三促使三其液三化或三流动三；在有三软弱三结构三面的三岩体三中，三会冲三走充三填物三质或三使夹三层软三化，三减少三层间三摩阻三力，三促使三岩块三滑动三；在某三些岩三体中三，如三含有三生石三膏、三岩盐三或以三蒙脱三土为三主的三粘土三岩，三遇水三后将三产生三膨胀三，其三势能三很大三；在三未胶三结或三弱胶三结的三砂岩三中，三水的三存在三可以三产生三流砂三和潜三蚀。因此三，在三围岩三分级三中，三对软三岩、三碎裂三结构三和散三体结三构岩三体、三有软三弱结三构面三的层三状岩三体及三膨胀三岩等三，应三着重三考虑三地下三水的三影响三。2.工程三活动三所造三成的三人为三因素施工三等人三为因三素也三是造三成围三岩失三稳的三重要三条件三，其三中尤三其以三洞室三的尺三寸（三主要三指跨三度）三、形三状及三施工三中所三采用三的开三挖方三法等三影响三显著三。（1）地三下洞三室尺三寸和三形状在同三一级三围岩三中，三洞室三跨度三愈大三，围三岩的三稳定三性就三愈差三。因三为岩三体的三破碎三程度三相对三加大三了。三地下三洞室三的形三状主三要影三响开三挖后三围岩三的应三力状三态。三圆形三或椭三圆形三洞室三围岩三应力三状态三以压三应力三为主三，这三对维三持围三岩的三稳定三性是三有好三处的三。而三矩形三或梯三形洞三室，三在顶三板处三的围三岩中三将出三现较三大的三拉应三力，三从而三导致三岩体三张裂三破坏三。（2）施三工中三采用三的开三挖方三法开挖三方法三对地三下工三程围三岩稳三定性三的影三响较三为明三显，三在分三级中三必须三予以三考虑三。例三如，三在同三一级三岩体三中，三采用三普通三的爆三破法三和采三用控三制爆三破法三，采三用矿三山法三和采三用掘三进机三法，三采用三全断三面一三次开三挖和三采用三小断三面分三部开三挖，三对围三岩的三影响三都不三相同三。二、三分级三的因三素指三标及三其选三择1、单三一的三岩性三指标包括三岩石三的抗三压和三抗拉三强度三、岩三石坚三固性三系数三无弹三性模三量等三物理三力学三参数三，以三及如三抗钻三性、三抗爆三性等三工程三指标三。单一三的岩三性指三标只三能表三达岩三体特三征的三一个三方面三，因三此用三来作三为分三级的三唯一三指标三是不三合适三的。三例如三，中三国西三部的三老黄三土，三在无三水条三件下三，虽三然强三度较三低，三只有三十分三之几三的MP三a，但三稳定三性却三很高三，有三些黄三土洞三室可三维持三几十三年之三久而三不破三坏三。2、单三一的三综合三岩性三指标它表三明指三标是三单一三的，三反映三的因三素却三是综三合的三。岩体三的弹三性波三传播三速度三，它三既可三反映三岩石三的力三学性三质，三又可三表示三岩体三的破三碎程三度。三因为三，岩三体的三弹性三波传三播速三度与三岩体三的强三度和三完整三状态三成比三例。岩石三质量三指标三是反三映岩三体破三碎程三度和三岩石三强度三的综三合指三标。三所谓三岩石三质量三指标三是指三钻探三时岩三芯复三原率三，或三称岩三芯采三取率三。3、复三合指三标三、三围岩三分级三标准1、岩三石坚三硬程三度岩石三坚硬三程度三划分三的定三量指三标采三用岩三石的三单轴三饱和三抗压三强度Rc，如三无Rc的实三测值三亦可三采用三岩石三点荷三载强三度指三数三，三它与Rc的换三算关三系为岩石三单轴三饱和三抗压三强度Rc与定三性划三分的三岩石三坚硬三程度三的对三应关三系，三可按三表确三定。2、岩三体完三整程三度岩体三完整三程度三的定三性划三分可三见表三。说明三：三表中三结构三面的三结合三程度三定义三如下三。结合三好——张开三度小三于1ｍｍ三，无三充填三物；张开三度1—三3ｍｍ三，为三硅质三或铁三质胶三结；张开三度大三于3ｍｍ三，结三构面三粗糙三，为三硅质三胶结三。结合三一般——张开三度1一3ｍｍ三，为三钙质三或泥三质胶三结；张开三度大三于3ｍｍ三，结三构面三粗糙三，为三铁质三或钙三质胶三结。结合三差——张开三度1一3ｍｍ三，结三构面三平直三，为三泥质三或泥三质和三钙质三胶结三；张开三度大三于3ｍｍ三，多三为泥三质或三岩屑三充填三。结合三很差―泥质三充填三或泥三夹岩三屑充三填，三充填三物厚三度大三于起三伏差三。岩体三完整三程度三划分三的定三量指三标采三用岩三体完三整性三指数Kv。Kv可用三岩体三弹性三纵波三速度三，三和同三一岩三体取三样测三定的三岩石三弹性三纵波三速度三。按三式计三算而三得，三即岩体三完整三性指三数（Kv）与三定性三划分三的岩三体完三整程三度的三对应三关系三，可三按表三确定三。如无三实测三的岩三体完三整性三指数Kv，亦三可用三岩体三体积三节理三数Jv（条三／ｍ三３）三代替三，它三与Kv的对三应关三系可三按表三确定三。3、岩三体基三本质三量分三级岩体三基本三质量三分级三可根三据上三述的三分级三因素三结合三岩体三基本三质量三指标三以之三按表三进行三。岩三体基三本质三量指三标BQ应根三据Rc的兆三帕数三值和Kv值计三算而三得，三即BQ三=三9三0三+三3R三c＋25三0K三v。当Rc＞90三K三v三+三30时，三应以Rc三=三9三0K三v＋30和Kv代计三算BQ值；当Kv三>三0三.三0三4三Rc三+三0三.三4时，三应以Kv三=三0三.三0三4三Rc＋0三.三4和Rc代计三算BQ值。当根三据基三本质三量定三性特三征和三基本三质量三指标BQ确定三的级三别不三一致三时，三则可三通过三对定三性划三分和三定量三指标三的综三合分三析，三确定三岩体三基本三质量三级别三。3、工三程岩三体级三别的三确定对于三实际三的工三程岩三体，三仅确三定了三其基三本质三量级三别尚三不能三满足三设计三和施三工的三需求三，须三在岩三体基三本质三量分三级的三基础三上，三结合三实际三工程三的特三点，三考虑三地下三水状三态、三初始三地应三力场三、工三程轴三线或三走向三线的三方位三与主三要软三弱结三构面三产状三的组三合关三系等三必要三的修三正因三素。三修正三的岩三体基三本质三量指三标可三按式三计算三，即式中三，[B三Q]三―岩体三基本三质量三指标三修正三值；ＢＱ―岩体三基本三质量三指标三；K1三―地下三水影三响修三正系三数；K2三―主要三软弱三结构三面产三状影三响修三正系三数；K3三―初始三应力三状态三影响三修正三系数三。K1、K2、K3值可三分别三按表三确定三。无三表中三所列三情三况时三，修三正系三数取0。4、地三下工三程岩三体自三稳能三力四、《公路三隧道三设计三规范》的围三岩分三级19三90年发三布的《公路三隧道三设计三规范》（JT三J三02三6－90）称三围岩三分类三，分三成Ⅵ-三Ⅰ类，Ⅵ类围三岩稳三定性三最好三，Ⅰ类围三岩稳三定性三最差三。为三了与三国标《工程三岩体三分级三标准》（GB三5三02三18三—三94）接三轨，20三04年发三布的《公路三隧道三设计三规范》（JT三G三D7三0三—2三0三04）改三称围三岩分三级。其围三岩分三级的三思路三、方三法和三采用三的分三级指三标与三国标《工程三岩体三分级三标准》（GB三5三02三18三—9三4）完三全相三同，三即采三用了三两步三分级三法，三只是三分级三的对三象范三围更三广，三包括三了土三体。1、根三据岩三石坚三硬程三度和三岩体三完整三程度三两个三基本三因素三的定三性、三定量三特征三和定三量的三岩体三基本三质量三指标BQ，综三合进三行初三步分三级（三岩体三基本三质量三分级三）。2、在三岩体三基本三质量三分级三的基三础上三，考三虑地三下水三、主三要软三弱结三构面三产状三、初三始应三力状三态的三影响三修正三岩体三基本三质量三指标三值，三按修三正后三的岩三体基三本质三量指三标三［BQ］，三结合三岩体三的定三性特三征综三合评三判、三确定三围岩三的详三细分三级。有下三列情三况之三一，三应对三岩体三基本三质量三指标三进行三修正三：有三地下三水；三围岩三稳定三性受三软弱三结构三面影三响，三且由三健巨三起控三制作三用；三存在三高初三始应三力。第三三节三围三岩压三力计三算方三法一、三深埋三隧道三围岩三压力三的确三定从长三期的三坑道三开挖三实践三及实三地围三岩压三力量三测可三看出三，围三岩压三力值三受到三许多三因素三影响三，但三主要三取决三于岩三体构三造和三结构三面的三组合三等地三质因三素，三并且三压力三分布三很不三均匀三（指三径向三压力三而言三），三岩质三多裂三隙岩三体比三土质三岩体三中压三力分三布更三不均三匀。平衡三拱：暂三时稳三定呈三平衡三的拱三形。除粘三性土三及某三些塑三性岩三石外三，荷三载的三时间三效应三不显三著，三压力三增长三很快三，在三较短三时间三内就三趋于三稳定三。用三下式三确定三围岩三坍塌三高度三的经三验公三式：式中三：S三——坑道三围岩三级别三；——围岩三的天三然容三重（kN三/三m3)；——跨度三影响三系数三，其三值为三：式中三：B三——坑道三宽度三（m三)——三B每增三减lm时的三围岩三压力三增减三率，三以B三=三5三m的垂三直均三布压三力为三准。三当B三<三5三m时，i三=三0.三2三B三=三5～15三m时,i三=三0三.1三;三B＞15三m时，三可参三照0.三1采用三。各级三围岩三的天三然容三重参三见表三。注：三①IV级中三的老三黄土三用17～18三kN三/三m3；②V级中三的新三黄土三用15三k三N三/三m3；③三天然三容重三是指三围岩三天然三湿度三下的三单位三重量三。围三岩压三力的三水平三分力三可按三表三计算三。例题三：某三隧道三通过IV级围三岩，三开挖三尺寸三如图三。矿三山法三施工三，围三岩天三然容三重=2三2k三N/三m3，试三确定三围岩三压力三值。坑道三高度三与跨三度之三比为三：作用三在支三护结三构上三的垂三直均三布围三岩压三力为三：因Bt三=9三.9三m三>三5m，故i=三0三.1则w三=三1三+三0.三1三×三(三9.三9一5）=1三.4三9所以q=三0三.三45三×2S-三1×2三2×三1.三49三=1三18三kP三a水平三均布三围岩三压力三为：e三=三(三0三.三15～0三.3三)三qe三=（0三.三15～0三.3三)三×三11三8=三17三.三7～35三.三4三kP三a例题三：隧三道高三度Ht=7三.6三m、隧三道宽三度Bt三=9三.9三m的公三路隧三道，三围岩三普氏三系数=1三.5，三硬粘三土，=6三00,三=三22三kN／m3。试三用普三氏理三论确三定围三岩压三力值三。〔解〕此时三，平三衡拱三跨度Bt为：平衡三拱高三度h为：垂直三压力三视为三均布三时：侧压三力视三为均三布时三：大跨三隧道三与小三净距三隧道三围岩三压力三探讨随着三高速三公路三建设三的发三展，三公路三隧道三得到三了广三泛的三应用三，其三形式三也多三种多三样，三大跨三隧道三及小三净距三隧道三是其三中特三殊的三结构三形式三。在三地形三复杂三的山三区高三速公三路设三计中三，此三种结三构形三式的三隧道三对于三改善三公路三线型三、节三省占三地、三节省三工程三投资三有着三重要三意义三，特三别是三在山三区高三速公三路隧三道中三修建三的中三短隧三道，三有着三较大三的优三势。现行三规范三的围三岩压三力计三算仅三仅适三用于三隧道三跨度三小于15三m的清三况。三对于三大跨三隧道三及小三净距三隧道三的围三岩压三力计三算采三用何三种计三算模三式还三处于三研究三之中三。1、大三跨隧三道大跨三隧道三具有三扁平三的拱三形结三构（三如图三），三与两三车道三公路三隧道三断面三相比三，具三有以三下特三征：（1）开三挖后三的应三力重三分布三变得三不利三。对三圆形三断面三隧道三来说三，在三弹性三介质三、静三水压三力场三中，三开挖三后隧三道周三边的三最大三主应三力是三初始三应力三的2倍，三若围三岩的三单轴三抗压三强度三小时三，隧三道周三边围三岩将三出现三塑性三化，三因此三，需三要强三大的三支护三结构三来控三制变三形。（2）隧三道底三脚处三的应三力集三中过三大，三要求三较大三的地三基承三载力三。一三般开三挖后三的应三力在三侧壁三处比三较大三，隧三道开三挖宽三度越三大，三轴力三也越三大，三特别三是侧三压系三数较三小时三，净三空宽三度有三扩大三的可三能，三因此三，底三脚的三承载三力是三很重三要的三。（3